Emissionseigenschaften von Elektroden und deren Auswirkung im Betrieb einer Quecksilber-Edelgas-Niederdruckentladungslampe

  • In dieser Arbeit wurde die Elektrodenregion in Kompakt-Leuchtstofflampen untersucht, die für die Lampenlebensdauer entscheidend ist. Leuchtstofflampenelektroden sind mit einer Schicht (Emitter) aus Erdalkalimetall-Oxiden beschichtet, die die Austrittsarbeit von Wolfram absenkt. Emitterverlust durch bloße Verdampfung geht mit einer langen Lebensdauer (> 10.000 h) einher, falls es zum Sputtern kommt, ist die Lebensdauer deutlich verkürzt. Sputtern setzt ein, falls die Austrittsarbeit der Elektroden erhöht ist. Ziel dieser Arbeit war eine Schwelle für die Austrittsarbeit anzugeben, ab der Sputtern einsetzt. Hierzu wurden unterschiedlich präparierte Elektroden hergestellt und zunächst zerstörungsfrei die Austrittsarbeit mittels thermischer Emission bestimmt. Dabei wurde auch der Temperaturkoeffizient der Austrittsarbeit berücksichtigt. Der Emitterverlust durch Sputtern äußert sich in einer höheren effektiven Temperatur der Ba-Atome in der Nähe der Elektrode als bei reinerIn dieser Arbeit wurde die Elektrodenregion in Kompakt-Leuchtstofflampen untersucht, die für die Lampenlebensdauer entscheidend ist. Leuchtstofflampenelektroden sind mit einer Schicht (Emitter) aus Erdalkalimetall-Oxiden beschichtet, die die Austrittsarbeit von Wolfram absenkt. Emitterverlust durch bloße Verdampfung geht mit einer langen Lebensdauer (> 10.000 h) einher, falls es zum Sputtern kommt, ist die Lebensdauer deutlich verkürzt. Sputtern setzt ein, falls die Austrittsarbeit der Elektroden erhöht ist. Ziel dieser Arbeit war eine Schwelle für die Austrittsarbeit anzugeben, ab der Sputtern einsetzt. Hierzu wurden unterschiedlich präparierte Elektroden hergestellt und zunächst zerstörungsfrei die Austrittsarbeit mittels thermischer Emission bestimmt. Dabei wurde auch der Temperaturkoeffizient der Austrittsarbeit berücksichtigt. Der Emitterverlust durch Sputtern äußert sich in einer höheren effektiven Temperatur der Ba-Atome in der Nähe der Elektrode als bei reiner Verdampfung. In letzterem Fall erwartet man eine Ba-Temperatur, die mit der Brennflecktemperatur von 1200-1400 K ungefähr übereinstimmt. Die Ba-Temperatur wurde aus der Dopplerverbreiterung der Ba-Resonanzlinie bestimmt, die mit einem Fabry-Perot-Interferometer gemessen wurde. Da die zusätzliche Apparateverbreiterung im optischen Aufbau und die Dopplerverbreiterung in der gleichen Größenordnung waren, wurde ein schneller Algorithmus entwickelt, der die Apparateverbreiterung aus dem gemessenen Linienprofil herausrechnet. Es zeigte sich, dass bei dem verwendeten Lampentyp nur bei sputternden Elektroden die Intensität der Ba-Linie für eine Messung ausreichend war.show moreshow less
  • This thesis deals with the electrode region in compact fluorescent lamps, the part of the lamp, which is of vital importance for its life-time. The electrodes therein are covered with earth-metal-oxides (emitter), which lower the work function of tungsten. If emitter is lost by pure evaporation, the lamp lives more than 10.000 h, but if additional sputtering occurs, lamp life is decreased drastically. A high work function of the electrode leads to sputtering. The intention of this work was to find a threshold for the work-function. At first, different prepared electrodes were fabricated and their work function was determined by measurements of the thermionic emission. The temperature coefficient of the work function was also considered. When the electrode is sputtered, the effective temperature of Ba-atoms in vicinity of the electrode is higher compared to the case of pure evaporation. Then a Ba-temperature coinciding with the hot spot temperature of 1200-1400 K is expected. TheThis thesis deals with the electrode region in compact fluorescent lamps, the part of the lamp, which is of vital importance for its life-time. The electrodes therein are covered with earth-metal-oxides (emitter), which lower the work function of tungsten. If emitter is lost by pure evaporation, the lamp lives more than 10.000 h, but if additional sputtering occurs, lamp life is decreased drastically. A high work function of the electrode leads to sputtering. The intention of this work was to find a threshold for the work-function. At first, different prepared electrodes were fabricated and their work function was determined by measurements of the thermionic emission. The temperature coefficient of the work function was also considered. When the electrode is sputtered, the effective temperature of Ba-atoms in vicinity of the electrode is higher compared to the case of pure evaporation. Then a Ba-temperature coinciding with the hot spot temperature of 1200-1400 K is expected. The Ba-temperature was calculated from the doppler-broadened Ba resonance line, measured by means of a Fabry-Perot-Interferometer (FPI). As the additional broadening caused by the optical setup and the doppler-broadening are in the same order of magnitude, an efficient algorithm was developed, which calculates the true linewidth from the measured one. Unfortunately, for the used lamp type only sputtering electrodes could be measured in the FPI, as only their emitted Ba-intensity was high enough.show moreshow less

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Metadaten
Author:Reinhard Langer
URN:urn:nbn:de:bvb:384-opus4-24495
Frontdoor URLhttps://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/2449
ISBN:978-3-86387-341-7OPAC
Publisher:mbv, Mensch-und-Buch-Verl.
Place of publication:Berlin
Advisor:Siegfried R. Horn
Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of first Publication:2013
Publishing Institution:Universität Augsburg
Granting Institution:Universität Augsburg, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Date of final exam:2013/06/14
Release Date:2013/09/24
Tag:Apparateverbreiterung; Voigt-Funktion
GND-Keyword:Elektrode; Austrittsarbeit; Thermische Elektronenemission; Niederdruckleuchtstofflampe; Metalloxide; Quecksilberdampflampe
Pagenumber:V, 212
Note:
Druckausgabe erschienen als Zugl.: Augsburg, Univ., Diss., 2013, ISBN 978-3-86387-341-7
Institutes:Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Licence (German):Deutsches Urheberrecht